锥形光纤微球腔非互易性研究及其对陀螺性能影响

本文主要探讨了锥形光纤微球腔谐振陀螺光学模式的非互易性现象。锥形光纤因其特有的倏逝场（evanescent field）特性，能够在光纤和微球腔之间形成强烈的耦合，这在光学微系统中具有重要应用，如光学陀螺仪。文章首先利用Rsoft软件进行数值仿真，深入剖析了这种特殊结构下非互易性产生的原理，即当光在光纤中传输时，由于倏逝场的分布不均匀，使得微球腔的反射和透射特性呈现出方向依赖性，从而导致了非互易效应。 在实验部分，研究者通过精密的三维调节装置，将光纤熔融的二氧化硅微球腔沿光纤轴向移动，精确控制测试点的位置。他们分别记录了光源正向和反向传输时，微球腔的谐振谱线，这些谱线的特征参数随倏逝场的变化表现出明显的非互易性特征。通过对这些数据的分析，他们揭示了非互易性如何影响陀螺仪的动态范围和灵敏度，即非互易性可能导致信号失真或测量误差，从而限制了系统的性能。 为了克服这一问题，作者计算了微球腔的理论鉴频曲线，明确了非互易性对系统性能的具体影响机制。他们提出了抑制非互易性的方法，可能包括优化光纤设计、调整微球腔结构参数或者采用特殊的信号处理算法，以减小非互易性带来的负面影响。这种方法对于提高光学陀螺仪的稳定性和精度具有重要意义，也为未来的光学微系统设计提供了有价值的经验和理论指导。 这篇论文深入研究了锥形光纤微球腔谐振陀螺的光学模式非互易性问题，结合理论仿真和实验证据，为理解此类光学系统的非线性行为及其对陀螺仪性能的影响提供了关键洞察，有助于提升光学微传感器的性能和应用范围。